package com.example.rsa;

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.io.*;
import java.math.BigInteger;

/**
 * RSA 工具类。提供加密，解密，生成密钥对等方法。
 * 需要到http://www.bouncycastle.org下载bcprov-jdk14-123.jar。 RSA加密原理概述
 * RSA的安全性依赖于大数的分解，公钥和私钥都是两个大素数（大于100的十进制位）的函数。 据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积
 * ===================================================================
 * （该算法的安全性未得到理论的证明）
 * =================================================================== 密钥的产生：
 * 1.选择两个大素数 p,q ,计算 n=p*q; 2.随机选择加密密钥 e ,要求 e 和 (p-1)*(q-1)互质 3.利用 Euclid
 * 算法计算解密密钥 d , 使其满足 e*d = 1(mod(p-1)*(q-1)) (其中 n,d 也要互质) 4:至此得出公钥为 (n,e) 私钥为
 * (n,d) ===================================================================
 * 加解密方法： 1.首先将要加密的信息 m(二进制表示) 分成等长的数据块 m1,m2,...,mi 块长 s(尽可能大) ,其中 2^s<n
 * 2:对应的密文是： ci = mi^e(mod n) 3:解密时作如下计算： mi = ci^d(mod n)
 * =================================================================== RSA速度
 * 由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论 是软件还是硬件实现。 速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据 加密。
 * 文件名：RSAUtil.java<br>
 * 
 * @author 董利伟<br>
 *         版本:<br>
 *         描述：<br>
 *         创建时间:2008-9-23 下午09:58:16<br>
 *         文件描述：<br>
 *         修改者：<br>
 *         修改日期：<br>
 *         修改描述：<br>
 */
public class RSAUtil {

	// 密钥对
	private KeyPair keyPair = null;

	/**
	 * 初始化密钥对
	 */
	public RSAUtil() {
		try {
			this.keyPair = this.generateKeyPair();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 生成密钥对
	 * 
	 * @return KeyPair
	 * @throws Exception
	 */
	private KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
		try {
			KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
			// 这个值关系到块加密的大小，可以更改，但是不要太大，否则效率会低
			final int KEY_SIZE = 1024;
			keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
			KeyPair keyPair = keyPairGen.genKeyPair();
			return keyPair;
		} catch (Exception e) {
			throw new Exception(e.getMessage());
		}

	}

	/**
	 * 生成公钥
	 * 
	 * @param modulus
	 * @param publicExponent
	 * @return RSAPublicKey
	 * @throws Exception
	 */
	private RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus,
			byte[] publicExponent) throws Exception {

		KeyFactory keyFac = null;
		try {
			keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
		} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
			throw new Exception(ex.getMessage());
		}
		RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(
				modulus), new BigInteger(publicExponent));
		try {
			return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);
		} catch (InvalidKeySpecException ex) {
			throw new Exception(ex.getMessage());
		}

	}

	/**
	 * 生成私钥
	 * 
	 * @param modulus
	 * @param privateExponent
	 * @return RSAPrivateKey
	 * @throws Exception
	 */
	private RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus,
			byte[] privateExponent) throws Exception {
		KeyFactory keyFac = null;
		try {
			keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
		} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
			throw new Exception(ex.getMessage());
		}
		RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(
				modulus), new BigInteger(privateExponent));
		try {
			return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);
		} catch (InvalidKeySpecException ex) {
			throw new Exception(ex.getMessage());
		}
	}

	/**
	 * 加密
	 * 
	 * @param key
	 *            加密的密钥
	 * @param data
	 *            待加密的明文数据
	 * @return 加密后的数据
	 * @throws Exception
	 */
	public byte[] encrypt(Key key, byte[] data) throws Exception {
		try {
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
			// 获得加密块大小，如:加密前数据为128个byte，而key_size=1024 加密块大小为127
			// byte,加密后为128个byte;
			// 因此共有2个加密块，第一个127 byte第二个为1个byte
			int blockSize = cipher.getBlockSize();
			int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);// 获得加密块加密后块大小
			int leavedSize = data.length % blockSize;
			int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1
					: data.length / blockSize;
			byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];
			int i = 0;
			while (data.length - i * blockSize > 0) {
				if (data.length - i * blockSize > blockSize)
					cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i
							* outputSize);
				else
					cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i
							* blockSize, raw, i * outputSize);
				// 这里面doUpdate方法不可用，查看源代码后发现每次doUpdate后并没有什么实际动作除了把byte[]放到ByteArrayOutputStream中
				// ，而最后doFinal的时候才将所有的byte[]进行加密，可是到了此时加密块大小很可能已经超出了OutputSize所以只好用dofinal方法。
				i++;
			}
			return raw;
		} catch (Exception e) {
			throw new Exception(e.getMessage());
		}
	}

	/**
	 * 解密
	 * 
	 * @param key
	 *            解密的密钥
	 * @param raw
	 *            已经加密的数据
	 * @return 解密后的明文
	 * @throws Exception
	 */
	public byte[] decrypt(Key key, byte[] raw) throws Exception {
		try {
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
			int blockSize = cipher.getBlockSize();
			ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);
			int j = 0;
			while (raw.length - j * blockSize > 0) {
				bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
				j++;
			}
			return bout.toByteArray();
		} catch (Exception e) {
			throw new Exception(e.getMessage());
		}
	}

	/**
	 * 返回公钥
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public RSAPublicKey getRSAPublicKey() throws Exception {

		// 获取公钥
		RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
		// 获取公钥系数(字节数组形式)
		byte[] pubModBytes = pubKey.getModulus().toByteArray();
		// 返回公钥公用指数(字节数组形式)
		byte[] pubPubExpBytes = pubKey.getPublicExponent().toByteArray();
		// 生成公钥
		RSAPublicKey recoveryPubKey = this.generateRSAPublicKey(pubModBytes,
				pubPubExpBytes);
		return recoveryPubKey;
	}

	/**
	 * 获取私钥
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public RSAPrivateKey getRSAPrivateKey() throws Exception {

		// 获取私钥
		RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
		// 返回私钥系数(字节数组形式)
		byte[] priModBytes = priKey.getModulus().toByteArray();
		// 返回私钥专用指数(字节数组形式)
		byte[] priPriExpBytes = priKey.getPrivateExponent().toByteArray();
		// 生成私钥
		RSAPrivateKey recoveryPriKey = this.generateRSAPrivateKey(priModBytes,
				priPriExpBytes);
		return recoveryPriKey;
	}

}
